法国蔚蓝海岸大学已使用锗(Ge)掺杂来改善注入氮化铝镓(AlGaN)紫外线(UV)发光二极管的电流。
掺Ge层用于创建隧道结(TJ)的n型侧面,以提供用于注入并与量子阱(QW)发光有源区中的电子复合的空穴。在分子束外延(MBE)中,硅倾向于与用作氮源的氨(NH3)反应,从而限制了其掺杂效率,锗不太容易发生这种反应。
在可见的436nm波长蓝色LED中,使用隧道结可降低给定电流注入所需的电压,对于100和500A / cm2的电流密度,具有和不具有TJ的GaN LED的电压均从5.6V降至5.3V,分别从7.0V至6.6V。相应的光输出功率从0.7mW增加到0.9mW,从2.3mW增加到2.9mW。GaN TJ与它的参考之间的光功率略有改善是由于半透明的Ni / Au电极得到了抑制,因此TJ基LED具有更好的透明度。
就AlGaN QW LED的光学性能而言,TJ结构在注入1000A / cm2时提高了输出功率,带IL的TJ为12μW,不带IL的TJ为5.3μW,而参考器件为1.9μW。由于AlN缓冲层中的高位错密度(> 1010 / cm2),这些值与当前的现有技术相比较低,这降低了AlGaN / AlGaN QW的内部量子效率(IQE)。
研究人员认为,输出功率的提高源自使用TJ促进的电注入效率的提高。当TJ从平衡空穴注入LED时,量子阱中电子与空穴之间的平衡得到改善,从而提高了注入效率。换句话说,尽管由于缺乏空穴并在p区重新结合,电子倾向于在标准UV LED的QW上方溢出,但在基于TJ的UV LED中,电子从TJ注入的空穴在量子阱中重新结合。